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专家讲堂
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建筑节能技术（１０）
建筑照明节能途径
●湖南大学电气与信息工程学院
徐先勇方厚辉
湖南大学建筑环境研究中心
张国强
０引言
眩光限制、显色均匀度、造型等）。③采用分区控制灯光或自动控光、调光等控制方式，并充分利用天然采光。
目前，我国照明耗电量已占总用电量的１０％左右，例如
２．１使用先进的专业照明设计模拟软件
２００４年我国总发电量为２１８６０．０亿ｋＷｈ，年照明耗电量为目前我国多数建筑设计院主要承担建设项目的一般照明
３２８０．５亿ｋＷｈ，约相当于三峡年发电量的４倍。其中主要以低
设计，这类照明设计主要包括一般空间照明供配电设计、普通效照明为主，照明终端节能具有很大的潜力。同时照明用电大灯具选型、灯具布置等工作。由于照明质量、照明艺术和环境都属于高峰用电，照明节电还可以缓解高峰用电压力。故为了不像供配电设计那样涉及建筑安全和使用寿命等需严肃对待实现建筑界的可持续发展战略，自２００６年６月１日开始施行的设计问题，故电气工程师考虑较少。这样就造成了照明设计的《民用建筑节能管理规定》中第八条提到大力发展建筑照明中随意加大光源的功率和灯具的数量或选用非节能产品，造节能技术与产品。
成能源浪费。一些专业公司承包大型厅堂、场馆及景观照明的照明用电作为整个建筑物用电的重要部分，此部分的节设计，虽然比较好地考虑了照明艺术和环境，由于自身力量不能也成为人们很关心的问题。本文在紧遵照明节能原则的基足或考虑的侧重点不一样，有时候设计十分片面。如照度不符础上，从以下几个途径对照明节能进行深入探讨。
合标准，照明配电不合理，光源和灯具选型不妥等现象。
１照明节能的原则
要解决好上述问题，应加强专业照明设计模拟软件的使用。目前国外照明设计已采用的模拟软件有：ＬｕｍｅｎＭｉｃｒｏ、
所谓的照明节能，就是在保证不降低作业视觉要求，不降
Ｄｉａｌｕｘ等，不仅含有国内外几十家灯具公司的产品数据库，能
低照明质量的前提下，力求减少照明系统中的光能损失，最有进行照明设计计算和场景虚拟现实模拟，还能输出完整的报效地利用电能。一般来讲建筑照明节能要遵循以下３个原则：
表，误差在５％以内。我国的建筑设计人员应尽快的掌握这些①满足建筑物照明功能的要求。②考虑实际经济效益，不能单
先进的设计工具，与国际建筑照明设计领域接轨，提高建筑照纯追求节能而导致过高的消耗投资，应该使增加的投资费用明设计的质量与精度，从而在照明设计的最初环节上实现能能够在短期内通过节约运行费用来回收。③最大限度地减小源的高效利用。
无谓的消耗。同时在选用节能设备时，要了解其原理、性能及２．２精确的照度计算
效果。从技术经济上给以全面的比较，并结合实际建筑情况，建筑电气照明设计中，许多人认为照度没必要计算那么
再最终选定节能设备，达到真正节能目的。
详细，往往根据经验进行大概估算。而仅凭经验估算是不可能２提高照明设计的精确性
把照度误差控制在照明规定场所的实际照度设计值与照度标准值只在±１０％的误差范围内。影响照度计算的因素很多，如照明节能与照明设计有密切的关系，照明节能的具体实
灯具的效率、灯具的配光、光源的光通量、灯具安装位置、房间施是通过建筑电气设计与照明装置节能产品的采用这２个重的尺寸、形状、表面反射面的材料等。假如忽略上述因素，凭感要环节来完成的。合理的照明设计方案是实现照明节能的保觉来取值，会造成计算结果与实际要求不符，造成能源的浪证，在保证设计照明质量的前提下，优先选用照明用电指标较费。目前，常用的照度计算方法有：基本的手工计算方法、单位低的设计方案。照明设计应注意以下３个环节：①根据视觉工容量法、逐点计算法、系数法。手工计算法和单位容量法一般作需要，合理地选取高、中、低档照度水平，在所需的照度前提依赖于各类经验表格，计算简洁直观，但是对于新型灯具、光下，优化照明设计，限定照明节能指标，最优控制单位面积照源其表格数据相对滞后，此计算方法不太适用。逐点计算法运明功率密度值。②正确选用与建筑场所使用要求及特点相适算量太大，一般在讨论照度均匀度时才采用。系数法是时下使应的光源、灯具，合理布灯，保证必要的照明质量（亮度分布、
用较多的照度计算方法，该方法的核心问题是如何取得适合
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灯具的种类繁多，常用的有控照型（或开敞型）和带保护罩的格栅式、透明式、棱镜式、磨砂式等，它们的效率是不同的。磨砂或棱镜保护罩式反射率只有５５％，格栅式为６０％，透明式为６５％，控照式（或开敞式）为７５％。同一种型式的灯具反射板采用不同的材料其反射效率也是不一样的。与普通灯具相比，高效节能照明灯具主要性能特点有：
节电率３７．５％～①高效节能、５０％。②提高了照明质量，照度提高１～３倍。③光污染低，紫光和紫外线的反射率只有５％，是普通灯具的１２．５％。④使用寿命是普通灯具的２倍以上。⑤光衰减少，长期使用反射率仅降低３％～８％，远低于普通灯具。
高效节能照明灯的电子镇流器也是照明耗能的一部分，而品质优良、可靠性好、效率高、能耗低于传统电感型镇流器的电子镇流器已成为首选产品。Ｔ８直管型荧光灯，应选用电子镇流器或节能型电感镇流器；Ｔ５（＞１４Ｗ）荧光灯应采用电子镇流器；大功率高压钠灯、金属卤化物灯应采用节能型电感镇流器；小功率金属卤化物灯选用电子镇流器；高压钠灯、金属卤化物灯在电压偏差大的场所，为了节能和保持光输出稳定，延长光源寿命，宜配用恒功率镇流器。
的利用系数。①根据灯具的配光曲线查找万能固有利用系数，然后再考虑灯具的效率因素，就可以得到利用系数。②根据灯具的典型反射率下的利用系数，由房间的实际情况，插值求得实际利用系数，并且还要考虑空间反射面的情况、灯具安装高度、工作面的高度等因素。
照明节能光源的选择
选择光源时，在满足显色、启动时间等要求下，应优先选
用高效节能灯。按不同的工作场所条件，采用不同种类的高效光源，可降低电能消耗、节约能源。
太阳能照明
太阳能照明设备主要由照明灯具、光源和控制系统组成。灯具类型主要有太阳能草坪灯、庭院灯、景观灯和高杆灯等。这些灯具以太阳光为能源，白天充电，晚上使用，无需进行复杂昂贵的管线铺设，而且可以任意调整灯具的布局。其光源一般采用ＬＥＤ或直流节能灯，使用寿命较长，又为冷光源，对植物生长无害，是一种环保型的绿色能源。
发光二极管（ＬＥＤ）
发光二极管是由电能转换成光的半导体器件，是彩色照明中能效最高的一种节能光源，并以其长寿命（达１０万ｈ）、良好显色性（Ｒａ达７５～无频闪、激励响应时间短（ｎｓ级）、耐８５）、震动、耐气候、使用安全等诸多优点进入绿色照明领域。还具有丰富多样的颜色光，方便选色和变色的优势，可广泛应用在宾馆酒店、超市百货商场、建筑工程、商业空间、机场、地铁、医院等场所。
金属卤化物灯（ＨＩＤ）
金属卤化物灯具有节能、发光效率高、光色好等特点。对灯具悬挂高度较低的场所，如商场、超市，可选用小功率金属卤化物灯；而对灯具悬挂高度较高的场所，如体育场馆、广场、高大厂房，可选用大功率金属卤化物灯。
节能荧光灯
冷阴极Ｔ８细管径（≤２６ｍｍ）直管节能荧光灯适合于灯具悬挂高度较低的场所，如学校、办公楼等。商店照明可用细管径代替粗管径，以紧凑型荧光灯（俗称节能灯）代替白炽灯等。稀土（三基色）节能荧光灯：它含有稀土类荧光物质，与其他荧光灯相比，不仅亮度增强，光色也大为改善，且显色指数可达明亮。近来，国外已研制出了８０％以上，使人对颜色感觉清晰、
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５．１
照明节能控制技术
照明方式
照明方式可根据建筑物在功能和生产工艺流程的要求不
同可分为以下３种：
（１）局部照明，是为了满足某些部位的特殊需要而设置固定或移动的照明。设单独控制开关，开闭灵活方便，并能有效地突出对象。
（２）一般照明，是为在整个场地或场地的特殊局部需要所设置基本上均匀的照明。它由若干灯具对称均匀排列而成，可获得较均匀的水平照度。
（３）混和照明，是由一般照明和局部照明组成的照明方式，对于工作位置需要有较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，应采用混和照明。可以在工作面上获得较高照度，并易于改变光色，减少装置功率和节约运行费用。
５．２节能控制措施
为了在不同工作状态下避免不必要的耗电，可以采取不
同的节能控制措施。
（１）采用各种类型的节能开关和管理措施。例如：建筑的公共部位，除高层住宅的电梯厅和应急照明外，均采用节能自熄开关；推行电力计量装置，实行用电计量收费，以经济核算的方式来约束照明耗能浪费。因此，在照明配电系统设计中，应根据设计对象的性质、功能等因素，按区域划分装设计量表。
（２）采用合适的照明方式。尽量少采用一般照明方式以及单一的照明方式，忌采用分区一般照明方式，宁可多增加分区控制开关，如分层次的、交错的电灯方式，而不是一个开关控制很大范围的照明区，不考虑经济运行。对于照度要求较高场所采用混和照明。
（３）充分利用天然光，减少电能的使用。①应合理开窗，房
１种１ｃｍ厚的平板型不含汞的荧光灯，使用电子控制系统，将
工作频率提高到３～６万Ｈｚ，可节电３０％，灯寿命延长５０％，还消除了闪烁现象。
其他新型光源
主要有光纤灯、高频无极灯、场致发光灯等，目前世界上最先进的ＣＣＦＬ节能面光源模组也正走向市场。
４高效节能灯具的选择
一般应根据视觉条件的需要，综合考虑灯具的照明技术
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特性及其长期运行的经济性等原则进行灯具的选择。
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间的采光系数或采光窗地面积比应符合《建筑采光设计标准》保安、消防系统结合起来，其软件的可编程性和硬件的灵活结的规定，当天然采光不足时可辅以人工照明，对天然光不足区构大大节省了投资成本。可任意实现单点、双点、多点、区域、群域进行补充，使从窗户入射的天然光和室内人工照明合理协组逻辑控制，定时开关、亮度手／自动调节、红外线监控、遥控、场调。②可利用导光和反光装置，将天然光引入室内。这些装置景组合、电话拨打等多种照明控制功能。实现照明的智能化管利用光的反射、折射特性，将天然光引入并传到需要的地方。
理，可以展现丰富的灯光效果，同时实现节约能源的目的。系统③可将太阳能作为照明能源，通过光电转换装置把太阳能转
可对低压卤素灯（电子镇流器）、
荧光灯（电子镇流器）、石英灯换成电能，供建筑照明使用。
等多种光源调光，满足各种环境对照明的要求。如体育场馆、图（４）在建筑照明上，采用集中遥控、自动智能控制等方式，书馆、市政工程、广场、公园、景观等户外公共场合照明。利用群也是节能的重要途径。目前常用的有以下４种：①红外线、超组开关可控制整个区域的灯光以及多种亮灯模式，无须考虑开声波控制开关，检测到有人出入时自动感应实现开闭，在人离关容量问题，分时启动，定时开关，利用局域网进行远程监控。
开后还延迟一段时间。②预先设置合适的工作照度，根据对自然环境的检测，由光控调光装置随时调整人工照明各区域的６结论及展望
灯光照明，无论环境如何变化，系统均保持建筑物室内的照明本文在遵循建筑照明节能设计原则的基础上，从提高照
度维持在预先设定的水平。③时钟控制，可要求照明灯光按预明节能设计精确性、高效照明节能光源、照明节能灯具、照明先设定的不同时序来自动控制照明开关。④智能照明控制系节能控制技术４大方面对建筑照明节能进行了深入探讨。无统，可实现照明控制的完全自动化和智能化。智能控制系统由论是在照度计算方法、节能光源与灯具选择上还是在照明节智能照明灯具、调光控制及开关模块、照度及动静等智能传感能控制技术上都给出了较为详尽的分析与比较。
器、计算机通信网络等单元组成。将专用的微处理器置入各类建筑照明节能是绿色建筑技术的一个重大标志，也是建模块，使它们具有数字计算和数字通信能力，采用双绞线电缆筑界实现可持续发展战略的一个重要环节。不仅对保护环境进行联网组成局域网络（不需要通过计算机就直接设置输出、与节约能源具有重要意义，而且还能改善、提高人们的工作、输入单元间的逻辑程序）。并且可在网络中随时添加新的控制学习、生活的质量，前景十分广阔，经济与社会效益显著，含义单元，并可以和其他建筑管理系统（ＢＭＳ）、楼宇自控系统（ＢＡ）、
广泛，意义重大而深远。
小资料
电气照明的火灾危险
照明或装饰灯具在工作时，其玻璃灯泡、灯管等表面温度引起燃烧。
很高。若灯具选用不当，发生故障产生电火花、电弧或局部高４卤钨灯成为引火源
温，都极有可能引起灯具附近的可燃物起火燃烧，酿成火灾。
卤乌灯处于正常工作状态时，石英玻璃管壁温度高达
由于照明灯具一般安装在人员生产、居住的场所，装饰灯５００￣８００℃，不仅能在短时间内烤燃附着的可燃物，亦可能将
具一般安装在人员密集的场合，一旦发生火灾除了造成巨大一定距离内的可燃物烤燃，其火灾危险性较其他一般照明电财产损失外，还会造成重大人员伤亡。
器更大。
１白炽灯成为引火源
５特效舞厅灯成为引火源
白炽灯在工作时，其表面都会发热，且功率越大，连续使
特效舞厅灯主要包括峰巢灯、扫描灯、太阳灯、宇宙灯、双
用时间越长，温度就越高。其表面与可燃物接触或靠近的场向飞碟灯及本身不发光的雪球灯等。其特点是灯具为装饰和所，累积的热量能烤燃可燃物；另外，白炽灯的灯泡耐震性差，渲染气氛往往带有驱动灯具旋转用的电动机。当旋转阻力增易破碎而使高温灯丝外露，高温的灯泡碎片也易引起火灾。
大或传动机构被卡住时，电动机便会迅速发热升温，加之舞台２荧光灯成为引火源
等场所的道具幕景多为可燃物，在电机高温作用下极易起火。
荧光灯的火险隐患主要在镇流器上。镇流器制造质量不
６霓虹灯成为引火源
合格、散热条件不好或额定功率与灯管不配套等原因，其内部霓虹灯的引发电压在１万伏以上，需专门的变压器升压。
温度会急剧上升，长期高温会破坏线圈的绝缘，形成匝间短路若变压器高压输出端输出的绝缘接线柱上积有尘垢，在潮湿产生瞬间巨大热量，引燃周围可燃物。
天气下可能会发生漏电打火，引发火灾。同时长时间通电亦会３高压汞灯和钠灯成为引火源
因温升过高融化变压器上封灌的沥青而发生意外。
温升过高是这两种灯具的主要火险隐患，高压汞灯和钠
７灯具开关等设施成为引火源
灯的功率较大，一般在几百瓦以上，照明时，灯具的表面温度电气照明和装饰过程中，除了各种照明和装饰灯具外、尚
很高。另外，高压汞灯的镇流器和高压钠灯的电子触发器都需大量的开关、保护器、导线、挂线盒、灯座、灯箱、支架等附存在火险隐患。镇流器的火险隐患如上述荧光灯的镇流器，件。这些设施由于容量选择不当、长期过载运行等原因均会导而电子触发器则可能由于内部电容漏电等原因产生热量而
致绝缘损坏、短路起火等故障亦会造成火灾事故。
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